Moderní optické technologie ve fyzikálním vzdělávání

• Název práce v češtině: Moderní optické technologie ve fyzikálním vzdělávání
• Název v anglickém jazyce: Modern optical technologies in physics tuition
• Akademický rok vypsání: 2014/2015
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Zdeněk Drozd, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 07.10.2015
• Datum zadání: 07.10.2015
• Datum potvrzení stud. oddělením: 07.10.2015

Zásady pro vypracování

1. Zmapovat současný stav zařazení učiva optiky do výuky fyziky na základních a středních školách v ČR.
2. Získat orientační přehled o zařazení učiva optiky do výuky fyziky v zahraničí (na stupni odpovídajícím naší ZŠ a SŠ).
3. Zjistit, jak jsou zařazeny pokusy z optiky v českých science centrech (iQlandia, iQpark, Techmánia), popřípadě v obdobných zahraničních zařízeních.
4. Navrhnout metodiku využití experimentů z optiky do vzdělávání na pomezí fyziky a techniky (moderní zdroje světla, lasery, holografie).
5. Vyvinout sadu optických experimentů pro výuku fyziky na ZŠ, SŠ a případně pro vhodné formy mimoškolního vzdělávání (interaktivní science centra)
6. Zmapovat typické miskoncepce v oblasti optiky a jejich výskyt ve výuce optiky na středních a základních školách. Navrhnout postupy, které by mohly vést k potlačení těchto miskoncepcí.

Seznam odborné literatury

1. Minnaert M.: The nature of Light and colour in the open air. Dover Publications, Inc., 2009.
2. Schröder G.: Technická optika. SNTL, Praha 1981.
3. Hewitt P.: Conceptual Physics. Addison Wesley 2002.
4. Aulas F., Dupré J.P., Gilbert A.M., Leban P., Lebeaume J:: Erstaunliche Experimente. Bechtermünz Verlag, 1997.
5. Turek I.: Ako věci vidíme. EDIS, Žilina 2015.
6. Články v Am.J.Phys, Eur.J..Phys., TPT, Physics Education, sbornících GIREP popř.jiné podle zadání školitele.

Předběžná náplň práce

Optika je při výuce fyziky na gymnáziích poněkud zanedbávanou disciplínou. Je to přitom velmi důležité a prakticky upotřebitelné téma. Moderní optické technologie dnes tvoří důležitou součást našeho života. Ve školní fyzice bývá optika omezena na základy geometrické a vlnové optiky. Moderním technologiím, např. nízkopříkonové osvětlovací technice, laserům, holografii apod. není věnována téměř žádná pozornost. Školní fyzika tedy nezachytila moderní trendy v této oblasti, za jejíž dílčí součást byla udělena i Nobelova cena za fyziku pro rok 2014.
Úkolem doktoranda bude nejprve zmapovat dostupnou knižní a časopiseckou literaturu týkající se optiky a jejich moderních aplikací – svou náročností přístupnou středoškolským studentům. Totéž provede s materiály dostupnými na internetu. Zmapuje také experimenty a exponáty, které nabízejí tzv. interaktivní centra u nás, popřípadě v zahraničí (u nás je to např. iQpark v Liberci, nebo Techmánie v Plzni). Zvláštní pozornost přitom bude věnována novým osvětlovacím technologiím, laserům a holografii.
V další části práce se bude doktorand věnovat návrhu vlastních experimentů, a vytvoří vlastní výukové a metodické materiály, které zaplní některé mezery v tématu optika ve středoškolské výuce. Tyto materiály se mohou týkat i mimoškolních forem vzdělávání mládeže.
V rámci výzkumné práce se doktorand zaměří na miskoncepce ve výuce optiky.